CN113026857A - 全电控液压控制系统、控制方法和工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及全电控液压控制系统，为解决现有全电控液压控制系统部分故障无法诊断识别的问题；提供一种全电控液压控制系统、控制方法和工程机械，其中全电控液压控制系统包括：电控主阀、电手柄、控制器、检测电手柄摆动角度的角度传感器；电手柄输出的手柄电压位于手柄摆动角度依据角度与电压对应关系所确定的手柄电压预定范围之外时则控制器不向比例电磁阀输出控制电流。本发明综合进行整机操作状态的判断，判断更为准确和完善，有效解决全电控系统异常时的安全隐患。

Description

全电控液压控制系统、控制方法和工程机械

技术领域

本发明涉及一种液压控制系统，更具体地说，涉及一种全电控液压控制系统、控制方法和工程机械。

背景技术

全电控挖掘机指的是整机采用电手柄+电控主阀+电控泵的方式，整机控制器接收到电手柄的信号后以一定的关系去控制电控主阀中的先导比例电磁阀和电控泵上的比例电磁阀，进一步的控制电控主阀中主阀芯的开口和电控泵中主泵的流量。由于所有的输入、输出信号都接到控制器，整机操作状态的故障逻辑主要依据对应的电手柄信号和先导比例电磁阀的故障来进行判断，主要分为以下几类：电手柄的电压低于或者高于范围值和比例电磁阀的断路或者短路，之后采取相应的故障处理，这种判断和处理方式简单直接。

全电控的主要原理是依据电手柄的信号来开启和关闭先导比例电磁阀，若出现整机操作状态判断不合理可能会导致异常动作的发生，造成危险。

目前的全电控液压控制系统的操作故障判断单纯的依据手柄电压信号进行状态判断，若手柄电压信号在有效范围内，控制器是无法进行诊断；若比例电磁阀线路出现问题，但并没有短路或者断路，控制器不会进行报警和控制。另外若电手柄已经有信号了，控制器就会打开先导比例电磁阀，若此时打开先导切断开关，整机会立即动作，造成危害。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有全电控液压控制系统中电手柄异常而无法诊断识别的问题，而提供一种全电控液压控制系统、控制方法和工程机械，完善整机操作状态的判断、识别电控系统异常。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种全电控液压控制系统，包括：

电控主阀，包括比例电磁阀和主阀芯，比例电磁阀受控输出先导压力控制主阀芯的阀口开度；

电手柄，响应用户操作而摆动并输出手柄电压信号；

控制器，接受手柄电压信号并依据手柄电压输出控制比例电磁阀的控制电流；

其特征在于还包括：

角度传感器，用于检测电手柄的手柄摆动角度；

控制器中预设手柄摆动角度与手柄电压之间相对应的角度与电压对应关系，若电手柄输出的手柄电压位于手柄摆动角度依据角度与电压对应关系所确定的手柄电压预定范围之外时则控制器不向比例电磁阀输出控制电流。本发明可判断电手柄是否工作正常，从而避免因电手柄不正常而导致的操作风险隐患。

上述全电控液压控制系统中，还包括用于采集比例电磁阀反馈电流的反馈电路，控制器内预设比例电磁阀的控制电流与反馈电流之间的控制与反馈电流对应关系，若采集到的反馈电流位于控制电流依据控制与反馈电流对应关系所确定的反馈电流预定范围之外时则控制器停止向比例电磁阀输出控制电流。通过反馈电流判断比例电磁阀的控制电路是否存在异常，从而避免比例电磁阀的控制电路异常而导致的操作风险隐患

上述全电控液压控制系统中，所述控制器包括，

记时模块，用于记录先导切断开关打开时的时间；

若控制器接收到的手柄电压时的时间早于记时模块所记录的先导切断开关打开时的时间时则不向比例电磁阀输出控制电流。

上述全电控液压控制系统中，该系统还包括用于检测发动机是否处于运行工作状态下的发动机运行状态检测装置，若控制器通过发动机运行状态检测装置检测到发动机处于非运行状态时则不向比例电磁阀输出控制电流。

上述全电控液压控制系统中，该系统还包括报警显示装置，若控制器接收到手柄摆动角度信号或手柄电压信号但未输出对应的控制电流时报警显示装置输出报警与故障提示信息。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种工程机械，其特征在于具有前述的全电控液压控制系统，该工程机械可以是挖掘机、装载机、起重机等。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种全电控液压控制系统的控制方法，其特征在于；

预设手柄摆动角度与手柄电压之间相对应的角度与电压对应关系；

检测电手柄的手柄摆动角度和电手柄摆动时输出的手柄电压；

依据角度与电压对应关系和手柄摆动角度确定与手柄摆动角度对应的手柄电压预定范围；如果电手柄输出的手柄电压在手柄电压预定范围之内时则依据电手柄输出的手柄电压向比例电磁阀输出控制电流，否则不向比例电磁阀输出控制电流。

上述控制方法中，还包括预设比例电磁阀的控制电流与反馈电流之间的控制与反馈电流对应关系并在向比例电磁阀输出控制电流时检测比例电磁阀的反馈电流；

依据控制与反馈电流对应关系和控制电流确定与控制电流对应的反馈电流预定范围；如果检测的反馈电流不在反馈电流预定范围之内时则停止向比例电磁阀输出控制电流。

上述控制方法中，还包括记录先导切断开关打开时的时间；若电手柄开始输出手柄电压时的时间早于先导切断开关打开时的时间则不向比例电磁阀输出控制电流。

上述控制方法中，还包括检测发动机是否处于运行工作状态，若发动机处于非运行工作状态下则不向比例电磁阀输出控制电流。

本发明与现有技术相比，本发明结合整机运转情况、先导切断开关状态，比例阀电流的偏差以及增加手柄角度传感器信息，综合进行整机操作状态的判断，相对于传统的只依赖于单个信号，判断更为准确和完善，弥补了现有技术的缺陷，有效解决全电控系统异常时的安全隐患。

附图说明

图1是本发明全电控液压控制系统的原理图。

图2是本发明全电控液压控制系统的控制方法的流程图。

图中零部件名称及序号：

控制器10、报警显示装置11、电手柄12、角度传感器13、签到切断开关14、转速传感器15、主阀芯21、比例电磁阀22、主泵23、液压油缸24、液压马达25、主油路26、先导泵31、先导切断阀32、先导供油油路33。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施方案。

如图1所示，本发明中的全电控液压控制系统包括电控主阀、电手柄12、控制器10、角度传感器13、压力油源、液压执行件、先导切断开关14、报警显示装置2。

压力油源通常包括先导压力油源和工作压力油源，先导压力油源可以是先导泵31，也可以是利用先导油源阀从工作压力油源中分出减压支路形成。工作压力油源主要由主泵23构成，其工作时提供能够驱动液压执行件动作的压力油，液压执行件包括液压油缸24、液压马达25等。

电控主阀包括比例电磁阀22和主阀芯21，主阀芯21设置在液压执行件与工作压力油源之间的主油路26上，比例电磁阀22设置在主阀芯的先导供油油路33上，与先导压力油源连接，受控输出先导压力油控制主阀芯21的阀口开度，从而使液压执行件实现相应的动作。

电手柄12是用于响应用户操作而摆动并输出手柄电压信号；在正常情况下，控制器10接受手柄电压信号并依据手柄电压输出控制比例电磁阀22的控制电流，进而控制主阀芯21实现相应的动作。

先导切断开关14为使能部件，先导切断开关14与先导切断阀32连接，先导切断开关14控制先导切断阀32的通断。先导切断阀32设置在比例电磁阀22与先导泵31之间的先导供油油路33上。在先导切断开关14打开时，先导切断阀32导通，比例电磁阀的进油端具有压力油输入，比例电磁阀22才能在控制器10输出的控制电流作用下输出相应的先导压力油作用于主阀芯21，使主阀芯21具有相应的动作。若先导切断开关14关闭时，先导切断阀处于截止状态，此时无论电手柄12是否有操作，比例电磁阀22都不能输出先导压力。先导切断开关关闭时可以通过禁止控制器向比例电磁阀输出电流，或者控制连接在先导压力油源与比例电磁阀22之间的先导切断阀处于截止状态，使比例电磁阀22与先导油源之间的先导供油油路33不通，从而实现禁止操作动作。

角度传感器13设置在电手柄12上，电手柄12响应用户操作而摆动并输出手柄电压信号的同时，角度传感器13也检测电手柄12的摆动角度。对于正常工作的机械，电手柄12的摆动角度与电手柄输出的手柄电压大小具有一一对应的关系，即电手柄每个摆动角度都具有一个手柄电压与之对应。考虑到各种误差，当电手柄12每个摆动角度，电手柄12输出的手柄电压处于预定的范围时也可认为电手柄12的摆动角度与电手柄12输出的手柄电压具有一一对应的关系。手柄摆动角度与手柄电压的对应关系为角度与电压对应关系，可以通过编程方式预先存储在控制器中，控制器10运行控制程序时，可以根据接收到的手柄摆动角度和角度与电压对应关系确定与该摆动角度对应的手柄电压预定范围，将电手柄实际输出的手柄电压与手柄电压预定范围进行对比可以确定电手柄12是否正常工作，若电手柄12实际输出的手柄电压在手柄电压预定范围之内，则可以认为电手柄工作正常；若电手柄12实际输出的手柄电压在手柄电压预定范围之外，则可以判断电手柄存在异常，使用该电手柄操作机器可能会导致安全隐患。

控制器10与比例电磁阀22之间设置有用于采集比例电磁阀反馈电流的反馈电路。反馈电流与施加在比例电磁阀22上的控制电流也存在一定的对应关系，即在比例电磁阀22上施加某个值的控制电流，对于正常工作的比例电磁阀控制电路，控制器10通过反馈电路所获取的反馈电流也应处于相应的某个值或某个范围值之内。比例电磁阀22的控制电流与反馈电流之间对应关系为控制与反馈电流对应关系。当检测到的反馈电流与控制器输出的控制电流之间不符合控制与反馈电流对应关系，则可判定比例电磁阀控制电路存在异常。控制与反馈电流对应关系可以通过编程方式预先存储在控制器中，控制器10运行控制程序时，可以根据输出的控制电流和控制与反馈电流对应关系确定与该控制电流对应的反馈电流预定范围，将实际检测到的反馈电流与反馈电流预定范围进行对比可以确定比例电磁阀控制电路是否正常工作。若实际的反馈电流在反馈电流预定范围之内，则可以认为比例电磁阀控制电路工作正常，反之则可以判断比例电磁阀控制电路存在异常，使用该比例电磁阀控制电路控制机器可能会导致安全隐患。

在控制器10中，还可以通过编程形成记时模块，用于记录先导切断开关14打开时的时间点，在先导切断开关14打开时记录时间节点，先导切断开关14关闭后将其记录的时间节点清零。控制器10接收到手柄电压时，比对接收到手柄电压时和先导切断开关打开时的时间节点的先后顺序，若先导切断开关打开时的时间节点在后，则认为用户操作的顺序异常，控制器不向比例电磁阀输出控制电流。

本发明中，全电控液压控制系统还包括用于检测发动机是否处于运行工作状态下的发动机运行状态检测装置1，该检测装置可以是转速传感器15，当控制器通过转速传感器15检测到发动机具有转速时，则可判定为发动机处于运行工作状态，否则可判定为非运作工作状态，即停机状态。发动机运行状态检测装置还可以是发动机上本身的部件，例如是发动机的控制单元(ECU)，控制器通过读取ECU的相关参数而判定发动机是否处于运行工作状态。当发动机处于非运行工作状态时，控制器则不向比例电磁阀输出控制电流。

本实施例中全电控液压控制系统还包括报警显示装置11，若控制器10接收到手柄摆动角度信号或手柄电压信号但未输出对应的控制电流时报警显示装置输出报警与故障提示信息。例如在发动机未启动前操作电手柄时提示操作用户启动发动机；在开始输出手柄电压的时间节点早于先导切断开关打开时的时间节点，则提示操作用户注意操作顺序；若实际的反馈电流不在反馈电流预定范围之内时则报警且提示操作用户检查比例电磁阀控制电路是否存在异常；若电手柄实际输出的手柄电压在手柄电压预定范围之外时则报警且提示操作用户检查电手柄是否存在异常。

上述的全电控液压控制系统可用于各种工程机械，例如装载机、挖掘机、起重机等等。

上述的全电控液压控制系统的控制方法如图2所示，当整机上电时，控制器先进行发动机转速的检查，若发动机未启动，则关闭所有比例电磁阀输出通道，即使电手柄12具有摆动动作，控制器10也不向比例电磁阀22输出控制电流；当发动机启动后，若电手柄具有摆动动作，则判断电手柄12输出的手柄电压是否有效，具体是根据接收到的手柄摆动角度和角度与电压对应关系确定与该摆动角度对应的手柄电压预定范围，若电手柄实际输出的手柄电压在手柄电压预定范围之内，则可以认为电手柄工作正常，输出的手柄电压为有效值；若电手柄实际输出的手柄电压在手柄电压预定范围之外，则可以判断电手柄存在异常，输出的手柄电压无效，控制器10不向比例电磁阀输出控制电流，从而使比例电磁阀22处于关闭状态，同时，在报警显示装置11上输出报警与故障提示信息。

当电手柄具有摆动动作时，则判断手柄摆动动作与先导切断开关14打开动作的先后顺序，具体方法是在先导切断开关14打开时记时模块记录时间节点，控制器10接收到手柄电压时，比对接收到手柄电压时的时间节点和先导切断开关打开时的时间节点的先后顺序，若先导切断开关14打开时的时间节点在后，则认为用户操作的顺序异常，控制器10不向比例电磁阀输出控制电流，同时在报警显示装置11上输出报警提示信息，提示操作人员注意操作顺序。

当控制器10依据手柄电压向比例电磁阀22输出控制电流时，则判断比例电磁阀22的控制电路是否存在异常，具体办法是：控制器10输出控制电流的同时采集反馈电流，根据输出的控制电流和控制与反馈电流对应关系确定与该控制电流对应的反馈电流预定范围，若实际的反馈电流在反馈电流预定范围之内，则可以认为比例电磁阀控制电路工作正常，反之则可以判断比例电磁阀控制电路存在异常，控制器10停止向比例电磁阀输出控制电流并在报警显示装置11上输出报警与故障提示信息。

在本发明中，检测发动机是否处于运行工作状态、检测电手柄12是否正常、检测比例电磁阀22的控制电路是否正常、先导切断开关14打开时的时间节点是否早于电手柄开始摆动的时间节点，四种技术手段可任意其中的一种或多种进行任意组合，且在控制方法上无先后顺序。组成的控制方法中，只要有一项判定为“否”(即判定为异常)，控制器则不向或者停止向比例电磁阀输出控制电流，使比例电磁阀处于关闭状态，并通过报警显示装置输出报警与故障提示信息。若所有的判定为“是”(即判定为正常)时，在满足其他设定的条件时，控制器10根据手柄电压输出控制电流控制比例电磁阀。

Claims (10)

1.一种全电控液压控制系统，包括：

电控主阀，包括比例电磁阀和主阀芯，比例电磁阀受控输出先导压力控制主阀芯的阀口开度；

电手柄，响应用户操作而摆动并输出手柄电压信号；

控制器，接受手柄电压信号并依据手柄电压输出控制比例电磁阀的控制电流；

其特征在于还包括：

角度传感器，用于检测电手柄的手柄摆动角度；

控制器中预设手柄摆动角度与手柄电压之间相对应的角度与电压对应关系，若电手柄输出的手柄电压位于手柄摆动角度依据角度与电压对应关系所确定的手柄电压预定范围之外时则控制器不向比例电磁阀输出控制电流。

2.根据权利要求1所述的全电控液压控制系统，其特征在于还包括用于采集比例电磁阀反馈电流的反馈电路，控制器内预设比例电磁阀的控制电流与反馈电流之间的控制与反馈电流对应关系，若采集到的反馈电流位于控制电流依据控制与反馈电流对应关系所确定的反馈电流预定范围之外时则控制器停止向比例电磁阀输出控制电流。

3.根据权利要求1或2所述的全电控液压控制系统，其特征在于所述控制器包括：

记时模块，用于记录先导切断开关打开时的时间；

若控制器接收到的手柄电压时的时间早于记时模块所记录的先导切断开关打开时的时间时则不向比例电磁阀输出控制电流。

4.根据权利要求3所述的全电控液压控制系统，其特征在于该系统还包括用于检测发动机是否处于运行工作状态下的发动机运行状态检测装置，若控制器通过发动机运行状态检测装置检测到发动机处于非运行状态时则不向比例电磁阀输出控制电流。

5.根据权利要求4所述的全电控液压控制系统，其特征在于该系统还包括报警显示装置，若控制器接收到手柄摆动角度信号或手柄电压信号但未向相应的比例电磁阀输出对应的控制电流时报警显示装置输出报警与故障提示信息。

6.一种工程机械，其特征在于具有权利要求1至5中任一项所述的全电控液压控制系统。

7.一种全电控液压控制系统的控制方法，其特征在于：

预设手柄摆动角度与手柄电压之间相对应的角度与电压对应关系，

检测电手柄的手柄摆动角度和电手柄摆动时输出的手柄电压，

依据角度与电压对应关系和手柄摆动角度确定与手柄摆动角度对应的手柄电压预定范围；如果电手柄输出的手柄电压在手柄电压预定范围之内时则依据电手柄输出的手柄电压向比例电磁阀输出控制电流，否则不向比例电磁阀输出控制电流。

8.根据权利要求7所述的全电控液压控制系统的控制方法，其特征在于：

还包括预设比例电磁阀的控制电流与反馈电流之间的控制与反馈电流对应关系并在向比例电磁阀输出控制电流时检测比例电磁阀的反馈电流；

依据控制与反馈电流对应关系和控制电流确定与控制电流对应的反馈电流预定范围；如果检测的反馈电流不在反馈电流预定范围之内时则停止向比例电磁阀输出控制电流。

9.根据权利要求7或8所述的全电控液压控制系统的控制方法，其特征在于：

记录先导切断开关打开时的时间；若电手柄开始输出手柄电压时的时间早于先导切断开关打开时的时间则不向比例电磁阀输出控制电流。

10.根据权利要求9所述的全电控液压控制系统的控制方法，其特征在于：

检测发动机是否处于运行工作状态，若发动机处于非运行工作状态下则不向比例电磁阀输出控制电流。

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